火电厂过热蒸汽温度系统建模及控制系统设计.docx

火电厂过热蒸汽温度系统建模及控制系统设计 火电厂过热蒸汽温度系统建模及控制系统设计1. 火电厂过热蒸汽温度系统建模火电厂的过热蒸汽温度系统通常包含一个汽轮机和一个过热器。过热器的主要功能是将从锅炉中产生的饱和蒸汽加热到高温高压蒸汽，以驱动汽轮机发电。过热蒸汽温度的稳定控制对于火电厂的运行非常重要。过热蒸汽温度系统可以使用PID控制器进行控制，其中PID控制器的输入为过热蒸汽温度偏差（即设定值与实际值之差），输出为过热器的控制信号。为了建立过热蒸汽温度系统的数学模型，可以根据能量平衡原理来推导过热蒸汽温度的动态方程。过热蒸汽的温度可以由以下方程描述：m * Cp * (dT/dt) = Q - m * Hrc其中，m是过热蒸汽的质量流量，Cp是过热蒸汽的比热容，dT/dt是过热蒸汽温度的变化率，Q是过热器的加热功率，Hrc是过热蒸汽的焓降。根据能量平衡原理，过热蒸汽的温度变化率可以由以下方程表示：dT/dt = (Q - m * Hrc) / (m * Cp)该方程描述了过热蒸汽温度的变化率与过热器的加热功率、过热蒸汽的焓降、过热蒸汽的质量流量和比热容之间的关系。2. 控制系统设计在火电厂过热蒸汽温度系统的控制中，可以采用PID控制器来实现过热蒸汽温度的稳定控制。PID控制器由比例、积分和微分三个部分组成，可以根据过热蒸汽温度的偏差来调整过热器的控制信号，从而实现对过热蒸汽温度的控制。比例控制部分根据过热蒸汽温度的偏差来产生控制信号，其输出与过热蒸汽温度的偏差成正比。比例控制可以根据过热蒸汽温度的偏差进行比例放大，并通过乘以一个比例增益参数来调整控制信号的幅值。积分控制部分根据过热蒸汽温度的偏差的累积量来产生控制信号，其输出与过热蒸汽温度的偏差累积量成正比。积分控制可以通过累积过热蒸汽温度的偏差来实现对系统的静态误差的校正，并通过乘以一个积分增益参数来调整控制信号的幅值。微分控制部分根据过热蒸汽温度的变化率来产生控制信号，其输出与过热蒸汽温度的变化率成正比。微分控制可以通过测量过热蒸汽温度的变化率来预测过热蒸汽温度的后续变化趋势，并通过乘以一个微分增益参数来调整控制信号的幅值。PID控制器的控制信号可以通过开启或关闭过热器的控制阀来实现。控制阀的开度可以根据PID控制器的控制信号来调整，从而实现对过热器的加热功率的控制。参考内容：1. Zhang B., Cheng D., Liu Y., Gao F., Wang X. (2010). Dynamic Modeling and Simulation of Heat Exchangers for Power Plant Control System. Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities, 24(3), 470-476.2. Montazeri M., Kazemirad H., Nayeripour M. (2015). Fuzzy Logic Control for Main Steam Temperature During Transient Load Changes in Coal-Fired Power Plants. Journal of Process Control, 37, 152-163.3. Montazeri M., Kazemirad H., Nayeripour M. (2016). Adaptive Fuzzy Logic Control for Main Steam Temperature Regulation in Thermal Power Plants. Applied Soft Computing, 47, 677-687.4. Li M., Zhao Z., Cao Y., Min D., Zheng W., Zhang B. (2019). Main Steam Temperature Control System for Ultra-Supercritical Power Plants with Model Inaccuracy: A Composite Predictive and Adaptive DMC Approach. Applied Thermal Engineering, 160, 1-13.